الألومنيوم انتاجه واستخدامه

وجوده في الطبيعة
فلز الألمنيوم هو من أكثر العناصر الفلزية توافراً في القشرة الأرضية بعد الأكسجين والسيليكون  بنسبة مقدارها 8.3%. لا يواجد فلز الألومنيوم في الطبيعة بشكله النقي الحر، ويعود ذلك إلى إلفته القوية للأوكسجين، فيكون في الأكاسيد أو السيليكات. الفلسبار، وهي أكثر مجموعات الفلزات شيوعا في القشرة الأرضية، هي سيليكات الألومنيوم. يمكن لمعدن الألومنيوم الأصلي أن يوجد كحالة ثانوية في البيئات منخفضة الأكسجين، مثل داخل بعض البراكين كما يوجد أيضا في فلزات البريل، والكرايوليت، والغارنيت، والإسبينل، والفيروز الشوائب في أكسيد الألومنيوم، مثل الكروم أو الكوبالت تعطي الأحجار الكريمة مثل الياقوت. أكسيد الألومنيوم النقي والمعروف باسم الكوروند، هو أحد أقسى المواد المعروفة على الإطلاق
ومع أن الألومنيوم هو عنصر شائع ومنتشر وعلى نطاق واسع، إلا أن فلزات الألومنيوم لا تعتبر مصادرا اقتصادية للمعدن. فكل معدن الألومنيوم تقريبا ينتج من معدن خام البوكسيت AlOx(OH)3-2x. يوجد البوكسيت نتيجة التجوية أديم الأرض التي تحتوي على نسبة قليلة من الحديد والسيليكا في ظروف مناخية مدارية[10]. وتوجد كميات كبيرة من البوكسيت في أستراليا، والبرازيل، وغينيا، وجامايكا ولكن مناجم المعدن الخام الرئيسية هي في غانا، واندونيسيا، وجامايكا، وروسيا، وسورينام. ويصهر المعدن الخام أساسا في أستراليا والبرازيل وكندا والنرويج وروسيا والولايات المتحدة. ونظرا لأن عملية الصهر هي عملية كثيفة الاستخدام للطاقة، فإن المناطق التي يزيد فيها إمدادات الغاز الطبيعي (مثل دولة الإمارات العربية) أصبحت أماكن تكرير للألومنيوم.
إنتاج الألومنيوم
على الرغم من الألمنيوم هو العنصر المعدني الأكثر وفرة في قشرة الأرض (ويعتقد أن 7.5 إلى 8.1 في المئة)، فإنه من النادر في شكل حر، ويحدث في البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين، مثل البراكين الطينية، وكان يعتبر المعدن الثمين أكثر قيمة من الذهب. نابليون الثالث، إمبراطور فرنسا، كان يزعم انه أقام مأدبه طعام حيث أعطى أكثر الضيوف شرفا أواني من الألومنيوم، في حين أن الأخرىن من الضيوف أعطاهم الذهب. وقد اكتمل نصب واشنطن التذكارى، مع 100 أوقية (2.8 كلغ)من الألومنيوم باعتباره اللمسه الأخيرة والتي تم وضعها في مكان في يوم 6 ديسمبر 1884، وذلك في حفل اخلاص متقن. وكانت أكبر قطعة مفرده من الألومنيوم في ذلك الوقت. وفي ذلك الوقت، الألمنيوم، كان غالى مثل الفضة وقد تم إنتاج الألومنيوم بكميات تجارية في ما يزيد قليلا على 100 سنة.
الألومنيوم يعتبر فلز ذات طبيعه تفاعليه قوية والذي يكون روابط كيميائيه ذات طاقة عالية مع الأكسجين.بالمقارنة مع معظم المعادن الأخرى، فإنه من الصعب استخراجه من الخام، مثل البوكسايت، ويرجع ذلك إلى الطاقة اللازمة لتقليل أكسيد الألومنيوم (Al2O3).على سبيل المثال ،الاختزال المباشر مع الكربون ،باعتباره يستخدم لإنتاج الحديد، لايمكن كيميائيا، لأن الألومنيوم عامل اختزال أقوى من الكربون.أكسيد الألومنيوم له درجة انصهار نحو 2،000 °C. ولذلك، يجب أن انتزعت الكهربائي. في هذه العملية، أكسيد الألومنيوم يذوب في الكرايوليت المنصهر وبعد ذلك يختزل إلى الفلز النقى.درجة الحرارة التشغيلية للحد من الخلايا حوالي 950 إلى 980 °C. كما وجد الكرايوليت بعلم المعادن المعادن في جرينلاند، ولكن في الاستخدام الصناعي فقد استعيض الاصطناعية الجوهر. الكرايوليت هو مركب كيميائي من الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم والفلوريد: (Na3AlF6).أكسيد الألومنيوم (مسحوق أبيض) ويتم الحصول عليه بتكرير البوكسايت في عملية باير لكارل باير.(السابق ،عملية ديفيل وكانت هي الغالبة في تكنولوجيا التكرير.)
كما ذكر سابقاً فإن مادة الألومنيوم شديد الارتباط مع الأكسجين بحيث يصعب فصلهما. بالمقارنة مع الفلزات الأخرى، فإنه من الصعب أن يتم فصله من خاماته، مثل البوكسيت، وذلك نظراً إلى الطاقة اللازمة لإرجاع أكسيد الألومنيوم Al2O3. على سبيل المثال، فإن الإرجاع المباشر بالكربون كما يتم مع الحديد غير ممكن كيميائياً، لأن الألمنيوم بحد ذاته عامل مرجع أكثر قوة من الكربون. وبما أن لأكسيد الألمنيوم نقطة انصهار عالية نسبياً حوالي 2000 °س، لذلك فإن الألمنيوم يستحصل عن طريق التحليل الكهربائي. يحل أكسيد الألومنيوم في هذه العملية في الكريوليت Na3AlF6 المذاب، من ثم يرجع إلى الفلز النقي. تكون درجة حرارة التشغيل لخلايا الإرجاع من 950 إلى 980 °س. يتواجد الكريوليت كمعدن في غرينلاند، أما أكسيد الألومنيوم فيستحصل من معالجة البوكسيت بطريقة باير.
إعادة التصنيع
الألومنيوم يكون قابل لإعادة التصنيع بنسبة 100% بدون أي فقد في خاماته الطبيعية.إعادة المعدن لطبيعته عن طريق إعادة التصنيع أصبح مظهر هام في صناعة الألومنيوم.
إعادة التصنيع تتضمن صهر الخردة, وهي عملية تحتاج إلى 5 في المائه فقط من الطاقة المستخدمة لإنتاج الألومنيوم من الخام.ولكن جزءا كبيرا (حوالي 15% من المواد الداخلية) تفقد كشوائب (رماد يشبه الأكسيد).
وكانت إعادة التصنيع ذات نشاط منخفض وغير بارزة حتى أواخر 1960s، عندما أثارالاستخدام المتزايد لعلب المشروبات وعى العامة
يختبر الألومنيوم في أوروبا بمعدلات عالية من إعادة التصنيع، التي تتراوح بين 42% من علب المشروبات، 85% من مواد البناء و 95% من مركبات النقل.
الألومنيوم المعاد تصنيعة يسمى ألومنيوم ثانوى, ولكنه يحافظ على نفس الخصائص الفيزيائية مثل الألومنيوم الأصلي.ويتم إنتاج الألمنيوم الثانوي على نطاق واسع من الأشكال ويستخدم في 80% من سبائك الحقن.وله استخدام هام آخر في النتوء.
الشوائب البيضاء الناتجة من إنتاج الالومنيوم الأصلي ومن عمليات إعادة التصنيع الثانوى ماتزال تحتوى على كميات مفيدة من الألومنيوم والتي يمكن استخراجها صناعيا. العملية تنتج بيلتات الالومنيوم، إلى جانب ماده شائبة بالغة التعقيد.هذه النفاية هي من الصعب السيطرة عليها.وهي تتفاعل مع الماء، وتطلق خليط من الغازات (بما في ذلك، من بين غازات أخرى، الهيدروجين، والأسيتيلين، والأمونيا) التي تشتعل تلقائيا عند تعرضها للهواء؛ التعرض للهواء الرطب ينتج عنه انطلاق كميات وفيرة من غاز الأمونيا.ورغم هذه الصعوبات، فان هذه النفايات وجد أن لها فائدة في كحشوة في الأسفلت والخراسانة.
استخدامات الالومنيوم وتطبيقاته
بعض من العديد من الاستخدامات لمعدن الألمنيوم في:
 النقل (السيارات والطائرات والشاحنات وعربات السكك الحديدية والسفن البحرية، والدراجات، وغيرها) كماورقة، أنبوب، وسبائك، الخ.
 التعبئة والتغليف (علب، فويل، الخ.)
 البناء (النوافذ والأبواب، والأسلاك انحياز بناء، وغيرها).
 مجموعة واسعة من الأدوات المنزلية، من أواني الطبخ والساعات ومضارب لعبة البيسبول.
 أعمدة إنارة الشارع، صواري المراكب الشراعية وأعمدة المشي، الخ.
 القذائف الخارجي من الالكترونيات الاستهلاكية، وأيضا لحالات مثل المعدات معدات التصوير الفوتوغرافي.
 خطوط نقل كهربائية لتوزيع الطاقة الكهربائية
 الصلب MkM وقطع المغناطيس ألنيكو
 سوبر الألومنيوم النقي ، وتستخدم في مجال الالكترونيات والأقراص المدمجة.
 المصارف الحرارية للاجهزة الالكترونية مثل الترانزستورات وحدات المعالجة المركزية.
 المادة الركيزة الأساسية من المعادن والنحاس مكسوة رقائق تستخدم في إضاءة عالية السطوع الصمام.
 ويستخدم مسحوق الألومنيوم في الطلاء، و في الألعاب النارية مثل وقود الصواريخ الصلبة
 ويمكن تفاعل الألومنيوم مع حمض الهيدروكلوريك أو مع هيدروكسيد الصوديوم لإنتاج غاز الهيدروجين.
 ضرب النقود المعدنية مجموعة متنوعة من البلدان، بما في ذلك فرنسا وإيطاليا وبولندا وفنلندا ورومانيا، وإسرائيل، ويوغوسلافيا السابقة، قد أصدرت في سبائك الألومنيوم أو الألومنيوم والنحاس.
 بعض الموديلات الرياضية قيثارة الألومنيوم لوحات بالماس على السطح من الصكوك، وعادة إما من الكروم أوأسود. وكلاهما معروف كرامر القيثارات وفول ترافيس لأنها أنتجت القيثارات مع أعناق المصنوعة من الألومنيوم، والتي تعطي صك صوت واضح للغاية

Join OUR Email List

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *